復發性流產風險基因的臨床應用價值

徐夢夢,牛 惠,2,朱思靜,向婉婉,2,馮佳圓,2,李曉雪,3,孫蘭迪,2,張博星,2,楊文方

(1.西安交通大學第一附屬醫院婦產科/婦幼中心,陜西 西安 710061;2.西安交通大學醫學部公共衛生學院,陜西 西安 710061;3.天津醫科大學,天津 300070)

復發性流產(recurrent spontaneous abortion,RSA)是指與同一性伴侶連續發生3次及以上的自然流產,但RSA的定義目前尚不統一。2022年復發性流產診治專家共識建議,將與同一配偶連續發生2次及以上,在妊娠28周之前的妊娠丟失定義為 RSA,包括生化妊娠;英國皇家婦產科醫師協會將復發性流產定義為連續發生3次及以上在妊娠24周之前的妊娠丟失,包括生化妊娠,但未明確妊娠定義;美國生殖醫學學會將復發性流產定義為連續發生2次及以上的妊娠丟失,需為超聲或組織學確認的宮內妊娠[1]。據估計,全球每年發生約2 300萬例流產,復發性流產的患病率約為2.6%[2],中國、美國和瑞典的流產發生率似乎在增加,1%～5%的育齡婦女受到影響[3]。復發性流產不僅給夫婦雙方帶來巨大的心理壓力,同時也給家庭、社會和公共衛生系統帶來沉重負擔。

RSA 病因復雜,約50%的RSA原因未明[3],夫婦年齡和流產次數對流產風險有明顯影響。未有流產史的婦女流產風險最低,而每增加1次流產,再次流產的風險增加約10%,有3次或3次以上流產史的婦女流產風險達到約42%[2]。影響RSA的因素包括解剖、血栓前狀態、內分泌、免疫、遺傳、環境、生活方式、心理狀況和男性因素等[4]。為了探索RSA的風險因素并挖掘其致病機制,越來越多的研究深入探索了遺傳因素與反復流產的關聯。然而,目前還沒有高質量證據支持的復發性流產的高效監測和治療方法。因此,我們仍需要明確與流產相關的致病基因,篩選風險易感基因,并尋找RSA的系統風險評估方法,以便制定個體化治療方案。

1 RSA風險預測

目前對于復發性流產的風險評估,常采用臨床因素構建預測評分模型,其中包括既往流產次數、年齡、體重指數、吸煙飲酒狀況以及膳食補充劑攝入量等風險因素[5]。一些研究發現,血栓形成相關的凝血纖溶系統指標,如凝血酶時間、活化部分凝血活酶時間和D-二聚體等,在一定程度上能準確有效地預測復發性流產的血栓形成風險[6]。此外,胎心率、超聲特征等也被發現可以作為預測因子,預測妊娠丟失的風險[7-8]。復發性流產是一種復雜的疾病,其發生受到基因和環境因素相互作用的影響。盡管常規風險因子有助于優化可改變的因素,降低自然流產的風險,但不能忽略遺傳因素在RAS發生過程中的重要性。因此,評估遺傳因素的疾病風險,并綜合考慮臨床因素和遺傳因素的相互作用,對于整體風險評估是非常必要的[5-6]。

近年來,遺傳因素在疾病預測中的應用與價值倍受關注。研究不再局限于評估單基因與疾病的關聯性,而是通過多種基因檢測及統計學分析來探索基因相互作用,進而提高遺傳因素預測疾病風險的準確性,推動了其在預測人群疾病風險的臨床應用。研究表明[9],心臟代謝疾病與多個單核苷酸多態性相關,通過加權多基因風險分析,可以提高疾病預測的準確性,且當遺傳風險評估被添加到臨床風險模型中時,疾病預測能力可能更強。不明原因的復發性流產是一種可能受多基因影響的復雜疾病,基因互作及其與環境的相互作用在RSA的發生發展中起到重要作用。然而,目前多數研究僅關注單個基因與RSA的關聯性,缺乏一個結合遺傳和臨床因素的復發性流產風險的高效預測模型。因此,迫切需要明確與RSA相關的風險基因,并綜合這些基因的相互作用,將遺傳因素與臨床因素相結合,以構建一個準確高效的風險預測模型,深入挖掘遺傳因素在臨床中的應用價值。

2 RSA風險基因多態性

為了構建高效的風險預測模型,評估遺傳因素在RSA風險預測的作用,全面系統地了解并選擇適合的候選遺傳標記是關鍵步驟之一。高質量的遺傳關聯研究已發現大量的風險易感位點,為從遺傳層面進行RSA風險預測奠定了基礎。本文總結了RSA的風險基因位點,以及其突變的功能后果和在gnomAD數據庫中的次要等位基因頻率(minor allele frequency,MAF),見表1。

表1 RSA風險基因位點突變功能后果及MAF

2.1 血栓形成相關基因多態性與RSA

正常妊娠需要凝血和纖溶之間達到平衡,保證母胎界面有良好血供,而易誘發血栓栓塞事件的因素與RSA有關,胎盤血管形成的血栓增加了胎盤梗死的風險,從而導致流產[10]。F5的Leiden突變(factor V Leiden,FVL)可導致抗凝血蛋白C的失活,從而導致血液高凝,FVL的雜合子和純合子突變均可增加血栓形成的風險。凝血酶原基因G20210A突變(prothrombin G20210A mutation,PGM)可致凝血酶原血漿濃度升高,增加血栓形成的風險。在美國人群中,FVL突變頻率約為6.1%,而在我國人群中較為罕見[11],PGM突變頻率在歐洲人群中約為2%～3%,而在亞洲和非洲人群中為0～0.3%[11]。2021年的Meta分析表明,FVL和PGM分別使RSA發生風險分別增加2.44倍和2.08倍,且亞洲人群中FVL突變與復發性流產顯著關聯[4]。F13A1基因編碼的凝血因子XIII的A鏈在凝血級聯、血管生成、傷口愈合和妊娠維持等多種生物過程中發揮重要作用,F13A1 基因Val34Leu位點多態性與復發性流產的發生有一定相關性[12]。纖溶酶原激活物抑制因子1由SERPINE1基因編碼,其升高是血栓形成的風險因素,SERPINE1 rs1799762位點的插入/缺失和RSA發病風險之間存在相關性[13]。

MTHFR基因突變可使亞甲基四氫葉酸還原酶活性降低,從而導致葉酸代謝障礙,進而導致高同型半胱氨酸血癥。高同型半胱氨酸血癥會造成內皮功能障礙,抑制纖溶反應,導致血栓前狀態,是包括靜脈血栓栓塞在內的心血管疾病的獨立危險因素,可能與流產發生相關[14]。研究表明,MTFHR基因 C677T位點的T等位基因和A1298C位點的C等位基因是RSA的易感因素[15-16],且患有復發性流產的患者同時攜帶C677T位點CT型和A1298C位點AC型的頻率比對照組高6.589倍,說明同時攜帶兩個位點突變的女性患病的風險更高[14]。與腎素-血管緊張素系統相關基因如AGT、AGTR1和ACE基因被認為是影響血栓形成的候選基因?；谝晾嗜巳旱难芯縖17]顯示,AGTC521T、AGTT702C和AGTR1 A1166C突變與不明原因的RSA顯著相關。Wen等[12]通過 Meta分析表明,攜帶編碼血管緊張素轉移酶的ACE基因的D等位基因的個體,RSA的發病風險可能增加。Z蛋白、C蛋白缺乏也被認為與多種血栓性疾病有關,包括血栓形成和妊娠并發癥,其蛋白編碼基因的突變可能是血栓形成的重要原因之一,基于中國漢族女性的研究提示,PROZrs3024731和PROCrs2069906突變可能與RSA風險的增加相關[18]。

2.2 免疫反應相關基因多態性與RSA

妊娠潛在的母體免疫反應風險很可能是由于胎盤免疫屏障異常,正常妊娠時,胎兒免受母體的免疫排斥,而不明原因的反復流產可能為特定的母體人類白細胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)與胎兒HLA存在不匹配情況有關[19]。Monti等[20]的Meta分析顯示,HLA-G14 bp I/I基因型的女性RSA的患病率明顯較高。免疫相關基因HLA-DRB1、HLA-DQB1、HLA-A和HLA-B可能是RSA的易感基因[21-22]。

T淋巴細胞是主要的免疫反應細胞,T淋巴細胞產生的細胞因子相關的基因多態性可通過影響免疫或炎癥環境導致RSA的發生。細胞毒性T淋巴細胞抗原4 (cytotoxic T lymphocyte antigen 4,CTLA4)在調節性T細胞中的組成性表達,可能誘導免疫抑制酶吲哚胺2,3-雙加氧酶的高表達,從而促進母胎耐受性[23]。研究發現,CTLA4基因 rs231775位點和rs3087243位點突變影響CTLA4表達水平,從而增加RSA的發生[23-24]。孕婦Th2細胞升高或Th1細胞減少的傾向反應,為妊娠提供了一個適宜的環境。在調節妊娠期Th1/Th2細胞平衡的細胞因子表達中,IL6基因、IL1B基因突變可增加RSA的風險[25]。IL1RN基因第2內含子可變數目串聯重復序列(variable number of tandem repeat,VNTR)多態性與RSA有很強的相關性[26]。Shi等[27]的Meta分析顯示,在亞洲人群中,TNF、INFG和TGF-B1基因是RSA發病的危險因素[27]。Zhang等[28]的研究表明IL4 、IL10、IL18、IL17和IL21基因多態性可能與RSA相關。

2.3 著床和胎盤形成相關基因多態性與RSA

血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)通過與其細胞表面特異性受體結合來維持健康的子宮微環境,VEGF是子宮內膜發育、微環境維持、妊娠早期胚胎著床和胎盤血管生成的重要因素,研究發現,其相關編碼基因VEGFArs1570360 和rs3025039位點突變是RSA的危險因素[29],攜帶KDR基因rs2071559和rs55713360位點突變基因的個體發生不明原因RSA的風險增加[30-31]。內皮型一氧化氮合酶起著調節生殖系統的作用,NOS3多態性可影響酶活性,從而影響妊娠,NOS3基因 4VNTR、G894T及C786T位點多態性與RSA發生密切相關[32]。基質金屬蛋白酶在胚胎著床過程中起關鍵作用,其編碼基因MMP2 rs2285053位點T等位基因和MMP9 rs3918242位點T等位基因與RSA的風險有顯著相關性[33]。妊娠早期的細胞凋亡有助于子宮重塑,以適應胎盤的形成,Fas分子與Fas配體相互作用是凋亡通路中重要的誘導因子之一,FAS基因突變可能通過改變細胞死亡信號增加RSA的風險[34]。目前發現FASLGrs763110突變和FASG1377A突變與RSA有一定的相關性[34-35]。

2.4 激素及其他相關基因多態性與RSA

雌激素與雌激素受體(estrogen receptor,ER)1和2結合產生的信號是維持妊娠成功的關鍵調控因子,ESR1基因rs2234693位點CC基因型個體發生RSA的風險是TT基因型的1.61倍[36],ESR2基因 rs4986938位點多態性與RSA存在顯著相關性[37]。細胞色素P450家族的酶參與多種解毒過程,可保護子宮胎盤免受過度氧化應激的影響,其相關編碼基因CYP1A1、CYP2D6和CYP17A1多態性與RSA有顯著相關性[27]。

3 GRS在復發性流產中的臨床應用

遺傳風險評分(genetic risk score,GRS)是疾病風險評估的有效工具之一,其將遺傳易感因素考慮在內,用于評估其在疾病風險預測模型中的作用。GRS方法有多種,包括簡單相加遺傳風險評分、以比值比(odds ratio,OR)為權重的遺傳風險評分、直接基于logistic回歸的遺傳風險評分、多基因遺傳風險評分和可釋方差遺傳風險評分。單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism,SNP)是指基因組特定位點上單個核苷酸改變導致的DNA序列多態性,是一種適用于評估疾病的簡單且易獲取的生物標志物。GRS通過結合多個SNP風險來評估疾病的易感性,識別個體和人群在疾病風險方面的水平,在非傳染性疾病的預測、診斷和預后中,起著重要作用[38]。

多基因遺傳風險評分(polygenic risk scores,PRS)可以理解為將疾病多個SNP的特定風險整合為單一分數。每個SNP對個體發生疾病的風險通常很小,但PRS能顯著地分層個體之間的風險。PRS已廣泛應用于預測冠狀動脈疾病、高膽固醇血癥、2型糖尿病、房顫和靜脈血栓栓塞等疾病,通過對人群進行臨床風險分層,更精確地識別風險人群。同時,它對于識別需要加強治療的個體也發揮作用。例如,在治療高血壓和2型糖尿病患者方面,PRS可以指導選擇最有效的藥物,或者選擇最有益的藥物組合,以指導臨床用藥決策[39]。在與復發性流產相關的研究中,一項病例對照研究通過檢測12個基因位點的基因型來預測RSA的風險,結果表明遺傳風險評分有助于區分不同RSA風險的女性,并在一定程度上提高了鑒別RSA的能力[40]。然而,目前仍然缺乏高效準確的早期篩查模型來評估RSA風險,對個體進行精確評估和制定個體化的臨床干預方案。

4 小結

本文綜述了與復發性流產相關的血栓形成、免疫反應、胚胎著床和胎盤形成及激素等相關基因多態性,有利于深入探究基因與RSA的關聯及其在RSA發病中的潛在作用機制,指導后續特定位點的研究。雖然目前尚缺乏高效的治療方法,但鑒于RSA患者再次妊娠丟失的風險較高,應根據病因進行相應臨床管理。例如,對于有血栓形成傾向的人群,可以考慮預防性抗凝治療[41];對于免疫功能異常的人群,可以嘗試免疫治療,如注射免疫球蛋白等[42]。通過總結RSA的顯著風險基因位點,有助于評估遺傳因素對RSA風險的影響,為構建準確高效的個體化風險預測模型提供了基礎,有利于全面評估RSA的患病風險等級,實現RSA的早期篩查和個體化診療策略,降低衛生保健系統和社會成本。